ERF - Ingeniería de RF

Transcripción

1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: EETAC - Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial de Castelldefels TSC - Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) 10,5 Idiomas docencia: Catalán, Castellano, Inglés Profesorado Responsable: Otros: Definit a la infoweb de l'assignatura. Definit a la infoweb de l'assignatura. Requisitos OESC. Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 1. CE 23 SIS. Capacidad de análisis de componentes y sus especificaciones para sistemas de comunicaciones guiadas y no guiadas.(cin/352/2009, BOE ) 2. CE 24 SIS. Capacidad para la selección de circuitos, subsistemas y sistemas de radiofrecuencia, microondas, radiodifusión, radioenlaces y radiodeterminación. (CIN/352/2009, BOE ) Genéricas: 7. USO EFICIENTE DE EQUIPOS E INSTRUMENTACIÓN - Nivel 3: Diseñar experimentos, medidas, subsistemas y sistemas, con los equipos y herramientas de laboratorio más adecuados. Conocer no solo las prestaciones, sino también las limitaciones de los equipos y recursos. Realizar diagnósticos y evaluaciones de forma crítica, tomando decisiones según las especificaciones globales del sistema o servicio. Transversales: 3. APRENDIZAJE AUTÓNOMO - Nivel 1: Llevar a cabo tareas encomendadas en el tiempo previsto, trabajando con las fuentes de información indicadas, de acuerdo con las pautas marcadas por el profesorado. 4. TERCERA LENGUA: Conocer una tercera lengua, que será preferentemente inglés, con un nivel adecuado de forma oral y por escrito y en consonancia con las necesidades que tendrán las tituladas y los titulados en cada enseñanza. 5. TRABAJO EN EQUIPO - Nivel 1: Participar en el trabajo en equipo y colaborar, una vez identificados los objetivos y las responsabilidades colectivas e individuales, y decidir conjuntamente la estrategia que se debe seguir. 6. USO SOLVENTE DE LOS RECURSOS DE INFORMACIÓN - Nivel 1: Identificar las propias necesidades de información y utilizar las colecciones, los espacios y los servicios disponibles para diseñar y ejecutar búsquedas simples adecuadas al ámbito temático. 1 / 9

2 Metodologías docentes En esta asignatura los alumnos profundizarán en las técnicas de diseño de circuitos de alta frecuencia más habituales, en las diferentes tecnologías con las que se pueden fabricar y en la nomenclatura que utiliza la industria para definir sus prestaciones. Por esto, se usará como soporte principal el simulador profesional de circuitos "Advanced Design System" de Agilent Technologies. Las clases de teoría serán impartidas con ayuda de casos prácticos de diseño usando ADS. Las clases de laboratorio consisten principalmente en el diseño, fabricación y medida de circuitos de radiofrecuencia, utilizando los conocimientos teóricos dados en clase de teoría, así como de nota de aplicación proporcionadas por los fabricantes. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Al terminar la asignatura de Ingeniería de Radiofrecuencia, el/la estudiante debe ser capaz de: Obtener las expresiones de la tensión y la corriente en una línea ideal a partir de una sección infinitesimal. Calcular la distribución de tensión y corriente (amplitudes complejas y en el dominio del tiempo) en una línea con generador y carga dados. Adaptar impedancias en líneas utilizando elementosconcentrados, transformadores de impedancias a / 4 y secciones de líneas en corto circuito y circuito abierto utilizando "Smith" y saber explicar el proceso. Calcular la atenuación de una línea o cable a partir de sus parámetros elementales y calcular atenuaciones y pérdidas en sistemas en los que intervengan líneas Sobre los parámetros S: definir, explicar cómo se miden, hacer cambios de planes de referencia, reconocer si se trata de u dispositivo activo o pasivo y si conserva la potencia o tiene pérdidas. Calcular la matriz S de un 2-accesos sencillo (secciones de línea y/o elementos concentrados serie o paralelo). Para redes de dos, tres y cuatro accesos, explicar su función en los sistemas, escribir sus matrices S, resolver problemas elementales de circuitos (calcular pérdidas de retorno, pérdidas de inserción o ganancia, acoplamiento, directividad, aislamiento). Identificar las diferentes tecnologías de fabricación de circuitos de alta frecuencia: (circuitos planares híbridos, monolíticos, circuitos en guía, MEMS ) y conocer sus posibilidades). Diseñar circuitos microstrip, híbridos a partir de unas especificaciones previas: filtros, multiplexores, divisores, acopladores direccionales, híbridos, conmutadores, mezcladores, amplificadores y osciladores. Manejar con soltura herramientas profesionales de diseño de circuitos. Conocer el funcionamiento de los equipos de medida característicos de un laboratorio de radiofrecuencia: analizador de espectros, analizador de redes, generadores, etc. Entender los diagramas de bloques de los transceptores de RF más usuales y conocer las técnicas más comunes de diseños de subsistemas. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 262h 30m Horas grupo grande: 65h 24.76% Horas grupo mediano: 0h 0.00% Horas grupo pequeño: 39h 14.86% Horas actividades dirigidas: 11h 30m 4.38% Horas aprendizaje autónomo: 147h 56.00% 2 / 9

3 Contenidos Introducción al diseño de circuitos distribuidos Dedicación: 12h 30m Grupo grande/teoría: 10h Actividades dirigidas: 2h 30m Líneas de transmisión: o Coeficiente de reflexión y carta de Smith. o Potencia y pérdidas. Diseño de líneas de transmisión. o Líneas homogéneas e inhomogéneas. o Líneas balanceadas y no balanceadas. o Líneas acopladas. Adaptación de impedancias con líneas de transmisión. Actividad 1. Parámetros S Dedicación: 25h Grupo grande/teoría: 15h Aprendizaje autónomo: 10h Parámetros para la caracterización, medida y simulación de circuitos de microondas: Z, Y, ABCD, S y T Propiedades y medida de parámetros S Cálculo de parámetros S en circuitos de dos puertos Redes de dos puertos más frecuentes: o Atenuadores, amplificadores, aisladores y filtros Redes de tres o más puertos: o Divisores, circuladores. o Acopladores direccionales, híbridos de 90 º y 180º. o Multiplexores. Actividad 1. 3 / 9

4 Tecnologías de fabricación y sistemas de medida de circuitos y componentes de RF Dedicación: 13h Grupo grande/teoría: 5h Grupo pequeño/laboratorio: 4h Actividades dirigidas: 4h Tecnologías de fabricación de dispositivos de microondas o Planares o Guías y dieléctricos o Electroacústicos o Electroópticos Tipos de componentes. Encapsulados, tolerancias, modelos, etc. Instrumentación de medida: Analizador de espectros, analizador de redes, medidor de ruido, sintetizadores/generadores de señal, osciloscopios, medidores de potencia, fuentes de alimentación, multímetros. Software de control de instrumentación de laboratorio. Actividad 2. Software de simulación y herramientas CAD para el diseño de circuitos de microondas Dedicación: 10h Grupo grande/teoría: 5h Aprendizaje autónomo: 5h Tipos de simuladores: o Simuladores por elementos concentrados. o Simuladores 2.5D (método de momentos). o Simuladores 3D (frecuencia y tiempo). o Multiphysics. Tipo de anállisis: o Lineales: DC, AC, parámetros S. o No lineales: Transitorio. Harmonic Balance, Circuit Envelope. o Estadísticos. Actividad 3. 4 / 9

5 Diseño de dispositivos pasivos Dedicación: 42h Grupo grande/teoría: 15h Grupo pequeño/laboratorio: 12h Aprendizaje autónomo: 15h Síntesis de elementos reactivos son líneas de transmisión. Discontinuidades. Diseño de componentes pasivos de dos puertos. o Resonadores. o Filtros y multiplexores. o Divisores. o Acopladores direccionales y híbridos. o Conmutadores. o Desfasadores. o Mezcladores. o Circuladores y aisladores. Circuitos en guía. Activitat 4. Diseño de dispositivos activos Dedicación: 42h Grupo grande/teoría: 10h Grupo pequeño/laboratorio: 15h Actividades dirigidas: 1h Aprendizaje autónomo: 16h Dispositivos de amplificadores: o Amplificadores de bajo ruido. o Amplificadores de potencia. Osciladores: o Osciladores de RF. o Osciladores de microondas. Activitat 5. 5 / 9

6 Diseño de transceptores de microondas Dedicación: 10h Grupo grande/teoría: 5h Aprendizaje autónomo: 5h Arquitecturas de transceptores. Parámetros sistémicos, budgets de ganancia y ruido. Compatibilidad electromagnética. 6 / 9

7 Planificación de actividades TÍTULO ACTIVIDAD 1: ACTIVIDADES EN LA AULA Dedicación: 25h Grupo grande/teoría: 10h Actividades dirigidas: 2h 30m Aprendizaje autónomo: 12h 30m Son actividades que se finalizarán y revisarán en la aula, intercaladas en las exposiciones del profesor. Se trata de pequeños problema que ayudarán a comprender las explicaciones del profesor. Algunas de estas actividades se harán en grupo, y otras, individualmente. Enunciados de los problemas y fotocopias repartidas por el profesor durante la actividad. Serán recogidas por el profesor durante la clase para ser evaluadas dentro del apartado "Proyectos" Aplicar los conceptos aparecidos en clase haciendo participar al alumno activamente. Resolver dudas sobre los conceptos tratados. Observar el nivel de seguimiento del alumno. TÍTULO ACTIVIDAD 2: LABORATORIO DE INSTRUMENTACIÓN Dedicación: 12h Grupo pequeño/laboratorio: 8h Actividades dirigidas: 4h Uso de instrumentación característica de un laboratorio de RF: Analizador de redes y analizador de espectros. Enunciados de las actividades. Entrega de informe. Evaluación de Proyectos y control de laboratorio. Conocer el funcionamiento de los equipos de medida característicos de un laboratorio de radiofrecuencia: analizador de espectros, analizador de redes, generadores, etc. TÍTULO ACTIVIDAD 3: INICIACIÓN AL CAD DE CIRCUITOS DE RADIOFRECUENCIA Dedicación: 16h Grupo pequeño/laboratorio: 4h Actividades dirigidas: 4h Aprendizaje autónomo: 8h Iniciación al ADS (o software equivalente). Enunciados de las actividades. 7 / 9

8 Entrega de informe. Evaluación en Proyectos y control de laboratorio. Manejar con soltura herramientas profesionales de diseño de circuitos. TÍTULO ACTIVIDAD 4: DISEÑO, FABRICACIÓN Y MEDIDA DE DISPOSITIVOS PASIVOS Diseño con ADS (o software equivalente), fabricación y medida de dispositivos pasivos de RF: Filtros, divisores, acopladores, redes de adaptación. Enunciados de las actividades. Entrega de informe. Evaluación en Proyectos y control de laboratorio. Dedicación: 24h Grupo pequeño/laboratorio: 12h Aprendizaje autónomo: 12h Manejar con soltura herramientas profesionales de diseño de circuitos. Diseñar circuitos microstrip, híbridos pasivos a partir de unas especificaciones previas: filtros, divisores, acopladores direccionales, híbridos Identificar las diferentes tecnologías de fabricación de circuitos de alta frecuencia: (circuitos planares híbridos, monolíticos, circuitos en guía, MEMS...) y conocer sus posibilidades. Conocer el funcionamiento de los equipos de medida característicos de un laboratorio de radiofrecuencia: analizador de espectros, analizador de redes, generadores, etc. TÍTULO ACTIVIDAD 5: DISEÑO, FABRICACIÓN Y MEDIDA DE DISPOSITIVOS ACTIVOS Dedicación: 32h Grupo pequeño/laboratorio: 15h Actividades dirigidas: 1h Aprendizaje autónomo: 16h Diseño con ADS, fabricación y medida de dispositivos pasivos de RF: amplificadores, osciladores y mezcladores. Enunciados de las actividades. Entrega de informe. Evaluación en Proyectos y control de laboratorio. 8 / 9

9 Manejar con soltura herramientas profesionales de diseño de circuitos. Diseñar circuitos microstrip, híbridos con díodos y/o transistores a partir de unas especificaciones previas: conmutadores, mezcladores, amplificadores y osciladores. Conocer el funcionamiento de los equipos de medida característicos de un laboratorio de radiofrecuencia: analizador de espectros, analizador de redes, generadores, etc. Sistema de calificación 50 % Exámenes. Un examen de medio cuatrimestre (30%) y un examen final (20%). 40 % Controles de laboratorio (este porcentaje se aplicará a la nota obtenida en los controles una vez ponderada por la nota de asistencia a clase). 10 % Controles de ejercicios. Bibliografía Básica: Pozar, D.M. Microwave engineering. 3a. New York: Ed. John Wiley & Sons, ISBN Bará Temes, J. Circuits de microones amb línies de transmissió. Barcelona: Ed. UPC, ISBN Bará Temes, Javier. Circuits de microones amb línies de transmissió [Recurs electrònic] [en línea]. Barcelona: Ed. UPC, 1993 [Consulta: 04/03/2015]. Disponible a: < ISBN Complementaria: Hong, J. G. Microstrip filters for RF: microwave applications. New York: Ed. John Wiley & Sons, ISBN González, G. Microwave transistor amplifiers: analysis and design. 2a. Englewood Cliffs: Ed. Prentice Hall, ISBN Pozar, D.M. Microwave and RF wireless systems. New York: Ed. John Wiley & Sons, ISBN Ramo, S. Fields and waves in communication electronics. 3a. New York: Ed. John Wiley & Sons, ISBN / 9